Лабораторная работа №4 направление химических процессов и химическое равновесие.

Работу выполнил______________________ Работу принял_____________________

Дата выполнения______________________ Отметка о зачете___________________

Основные понятия.

Большинство физико-химических процессов обратимо, т.е. в зависимости от условий они могут протекать как в прямом, так и в обратном направлении.

Самопроизвольным процессомназывают процесс, протекающий без воздействия внешних сил, в отличии отнесамопроизвольного( вынужденного ) процесса, протекающего только при поступлении в систему энергии из окружающей среды.

Любой самопроизвольный процесс стремится привести систему в состояние равновесия- состояние, из которого система не может выйти без внешнего воздействия.

Возможности, направление и предел протекания самопроизвольных процессов устанавливает второе начало термодинамики.

Второе начало термодинамики.

Существует функция состояния ( свойство ) системы - энтропия ( S ), измене-

ние которой для самопроизвольного процесса связано с поглощенной теплотой и

температурой системы соотношением:

S  Q/T ( 1 )

Для изолированнойсистемы теплообмен с окружающей средой отсутствует (Q= 0 ), следовательно:в изолированной системе процессы могут протекать только в сторону возрастания энтропии ( S  0 ), равновесию соответствует максимальное значение энтропии системы (S = 0).

Энтропия связана с хаотическим ( тепловым ) движением в системе ( является мерой молекулярногохаоса ) и зависит от числа частиц в системе, температуры, объема и агрегатного состояния вещества. Величина энтропии системы определяетсяуравнением Больцмана:

S = k  ln w ( 2 ), гдеk=R/N_A - постоянная Больцмана,w- термодинамическая вероятность - число способов, которым общий запас внутренней энергии системы может быть распределен по доступным уровням энергии всех частиц, составляющих систему.

При температуре Т = 0 К прекращается любое тепловое движение материи. В этих условиях частицы, составляющие правильный кристалл индивидуального вещества могут быть размещены единственным способом ( w= 1 ), следовательно:энтропия правильно образованного кристалла чистого вещества при абсолютном нуле температуры равна нулю(постулат Планка или третий закон термодинамики).

С повышением температуры число возможных состояний быстро увеличивается, что приводит к возрастанию энтропии. При переходе твердого вещества в жидкость (плавлении) энтропия вещества возрастает на : S_пл =H_пл/T_пл 8 Дж/(моль К), при испарении вещества ( переходе жидкостьпар ) возрастание энтропии более значительно:S_исп =H _исп/T _кип90 Дж/(моль К). Таким образом для значений энтропии вещества в различных фазовых состояниях всегда выполняется соотношение:

S тв  S жидк  S газ.

Абсолютные значения энтропии веществ в стандартном состоянии S₂₉₈вДж/(моль К)приводятся в термодинамических таблицах ( см. приложение ).

Т.к. энтропия является функцией состояния, для химической реакции:

a₁A₁ + a₂A₂ +  = b₁B₁ + b₂B₂ +  ( * )

изменение энтропии рассчитывается по уравнению:

S^_х.р. =  b_i  S₂₉₈( B_i )   a_j  S₂₉₈( A_j ), ( 3 )

прод исх

где а_jиb_i- стехиометрические коэффициенты исходных веществ

и продуктов реакции соответственно;

S₂₉₈(B_i) и S₂₉₈(A_j) - стандартные энтропии исходных веществ и продуктов реакции.